1550 nm EDFA -kuituvahvistin: Optisen viestintäverkon keskeinen tekniikka ja tulevaisuuden kehitys

Nykyaikaisissa optisissa viestintäjärjestelmissä optisten vahvistimien käytöstä on tullut valtavirran tekniikka nykyaikaisissa optisten signaalien vaimennusongelman voittamiseksi. Niistä 1550 nm EDFA (Erbium-seostettu kuituvahvistin) on yleisin ja laajalti käytetty. Koska 1550 nm: n aallonpituus on optisen kuituviestinnän vähäisestä menetyksessä, EDFA-tekniikka voi lisätä huomattavasti signaalin lähetysetäisyyttä ja tulla avainlaitteeksi optisissa viestintäverkoissa.
EDFA on optinen vahvistin, joka perustuu Erbium-seostettuun kuituun (EDF). Sen ydintyöperiaatteena on herättää Erbium-seostetut ionit pumpun laserien läpi tulojen optisten signaalien monistamiseksi 1550 nm: n aallonpituusalueella. Erityinen prosessi on seuraava:
Pumpun viritys: EDFA käyttää yleensä 980 nm tai 1480 nm pumpun laseria energian tuottamiseksi.
Energiatason siirtyminen: Pump Light herättää Erbium-seostettuja ioneja aiheuttaen niiden siirtymisen perustilasta korkealle energiatasolle ja pysyä viritetyssä tilassa.
Stimuloitu säteilyn monistus: Kun syöttö 1550 nm: n signaalivalo kulkee Erbium-seostetun kuidun läpi, viritetyt erbium-seostetut ionit säteilevät fotoneja stimuloidulla säteilyllä, mikä parantaa signaalivalon voimakkuutta ja saavuttaa optisen signaalin monistumisen.
Tämä EDFA: n optinen monistusmekanismi ei vaadi signaalin muuntamista sähköiseksi signaaliksi, joten sillä on korkean vahvistuksen, alhaisen kohinan ja laajakaistan monistuksen edut, ja se on erittäin sopiva suuren kapasiteetin optisiin viestintäjärjestelmiin.
Korkea vahvuus ja korkea tyydyttynyt lähtöteho
EDFA tarjoaa korkean vahvistuksen 1550 nm: n aallonpituusalueella (yleensä jopa 20-40 dB), mikä voi tehokkaasti kompensoida menetyksen pitkän matkan optisen kuidunsiirron aikana.
Lähtöteho voi yleensä saavuttaa 10–30 dbm, joka sopii moniin optisiin verkkosovelluksiin.
Matala melu (NF)
Erbium-seostettujen ionien stimuloitujen emissioominaisuuksien vuoksi EDFA: lla on alhainen kohinahahmo (tyypillinen arvo on noin 4,5-6db), mikä auttaa ylläpitämään optisten signaalien laatua.
Laajakaistan monistus
Voiton kaistanleveys 1550 nm EDFA -optinen vahvistin voi yleensä kattaa 1530Nm-1565Nm (C-kaista) tai 1570NM-1605NM (L-kaista), joka soveltuu WDM (aallonpituuden divisioonan multipleksointi) -järjestelmään monen aallonpituuden signaalien samanaikaisen monistuksen saavuttamiseksi.
All-optinen vahvistus, valosähköistä muuntamista ei tarvita
EDFA voi suoraan vahvistaa optisia signaaleja muuttamatta niitä sähköisiksi signaaleiksi ja uusimalla niitä, vähentämättä järjestelmän monimutkaisuutta ja virrankulutusta ja parantamalla siirtotehokkuutta.

Korkea luotettavuus ja alhaiset ylläpitokustannukset
Koska EDFA käyttää optista kuitua vahvistusväliaineena eikä siinä ole monimutkaista elektronista monistuskomponentteja, sillä on pitkä käyttöikä ja korkea stabiilisuus ja sitä käytetään laajasti pitkän matkan optisissa kuitujen viestintäjärjestelmissä.
1. Pitkän matkan optinen kuituviestintä
Optisten kuitujen viestintäjärjestelmissä signaalit heikentyvät optisen kuidun menetyksen vuoksi siirron aikana. EDFA: ta voidaan käyttää relevahvistimena kuiturunkojohdolla, jolloin signaali voidaan lähettää satoja tai jopa tuhansia kilometrejä menetymättä, ja sitä käytetään laajasti:
Selkärankaverkko
Metropolitan Area Network (MAN) ja WAND -verkkoverkko (WAN)
Sukellusvenekaapeli viestintäjärjestelmä
14. DWDM (tiheä aallonpituuden jako multipleksointi) järjestelmä
DWDM (tiheä aallonpituusjakautuminen multipleksointi) -tekniikka mahdollistaa useiden aallonpituussignaalien siirtämisen samassa optisessa kuidussa parantaen optisen kuidun käyttöastetta. EDFA voi samanaikaisesti vahvistaa useita aallonpituussignaaleja C -kaistalla tai L -kaistalla, ja se on DWDM -järjestelmän ydinlaite.
3. CATV (kaapeli -TV) kuidunsiirto
Kuitu- ja FTTH) ja kaapeli-TV (CATV) -verkoissa 1550 nm EDFA: ta käytetään signaalin jakeluvahvistukseen tukemaan useita käyttäjäpäätteitä korkealaatuisten video-, ääni- ja datasignaalien vastaanottamiseksi.
4. Lidar- ja kuituoptinen tunnistus
EDFA: ta käytetään myös LIDAR- ja kuituoptisissa tunnistusjärjestelmissä tehokkaiden optisten monistusominaisuuksien aikaansaamiseksi pitkän matkan havaitsemiseksi ja tarkkaan tarkkailun mittaamiseen.
Optisen viestintätekniikan jatkuvan kehityksen myötä 1550 nm EDFA kehittyy kohti parempaa suorituskykyä, alhaisempaa virrankulutusta ja älykkäämpää suuntaa:
Tehokkaampi pumppaustekniikka
Käytä korkeampaa tehoa 980 nm pumpun laseria parantamaan vahvistustehokkuutta ja vähentämään virrankulutusta.
Yhdistettynä edistyneeseen pumpunhallintaalgoritmiin voidaan saavuttaa tarkempi virranhallinta.
Laajakaistainen vahvistusominaisuus
Tulevaisuudessa EDFA laajentaa edelleen vahvistuskaistanleveyttä suuremman kapasiteetin DWDM -järjestelmien tukemiseksi ja optisen kuituviestinnän läpimenoa.
Integraatio ja miniatyrisointi
Yhdistämällä optoelektroniseen integroituun siruun (PIC), kompakti ja integroitumpi EDFA on kehitetty vastaamaan tietokeskusten ja seuraavan sukupolven optisten verkkojen tarpeita.
Älykäs hallinta ja etävalvonta
Hyväksy AI ja älykäs seurantajärjestelmä reaaliaikaisen tehonsäädännön ja vikadiagnoosin toteuttamiseksi sekä verkon toiminnan tehokkuuden parantamiseksi.
Optisen viestintäjärjestelmän ydinlaitteina 1550 nm EDFA-kuituvahvistimella on tärkeä rooli pitkän matkan optisen kuituviestinnän, DWDM-järjestelmän, CATV-verkon ja optisen kuidun tunnistuksessa sen suurella voitolla, alhaisella kohinalla ja laajakaistan monistusominaisuuksilla. Kun optisen viestinnän kysyntä kasvaa edelleen, myös EDFA -tekniikka kehittyy. Tulevaisuudessa se kehittyy suuremman tehokkuuden, älykkyyden ja integraation suuntaan, joka tarjoaa vahvaa tukea globaalien optisten verkkojen kehittämiselle.